4140 (AISI/SAE 4140) — это низколегированная хромомолибденовая сталь с содержанием углерода около 0,40 %: «41» обозначает хромомолибденовое семейство, «40» указывает примерное содержание углерода. Её обычно продают под торговым названием «chromoly» или «хромомолибденовая сталь», и это одна из наиболее широко применяемых среднеуглеродистых легированных сталей в промышленности и автомобилестроении.
Химический состав
| Элемент | Содержание |
|---|---|
| Углерод (C) | 0.38%–0.43% |
| Хром (Cr) | 0.80%–1.10% |
| Молибден (Mo) | 0.15%–0.25% |
| Марганец (Mn) | 0.75%–1.00% |
| Кремний (Si) | 0.15%–0.35% |
| Железо (Fe) | Остальное (~96,7 %–97,8 %) |
Почему важны легирующие элементы
Хром повышает прокаливаемость и износостойкость; молибден сохраняет прочность и вязкость постоянными в более толстых сечениях и дополнительно повышает прокаливаемость. Вместе они позволяют 4140 сильно реагировать на термообработку — закалка и отпуск могут регулировать её твёрдость и прочность в широком диапазоне в зависимости от требований детали.
Механические свойства
Термообработанный 4140 может иметь очень широкий диапазон прочности в зависимости от режима обработки. Фактическое значение смотрите в сертификате поставщика; общий диапазон — не проектная спецификация.
Типичные применения
| Категория | Примеры |
|---|---|
| Автомобили | Поворотные кулаки, шатуны, карданные валы, гоночные компоненты |
| Промышленное оборудование | Валы, шестерни/звёздочки, коленчатые валы, гидравлические компоненты |
| Инструмент | Оправки для инструмента |
| Крепёж | Высокопрочные болты |
| Нефть и газ | Скважинное и наземное оборудование |
| Аэрокосмическая отрасль | Конструкционные компоненты, шасси |
Как 4140 соотносится со смежными марками
| По сравнению с | Чем отличается 4140 |
|---|---|
| 1018 (низкоуглеродистая сталь) | Значительно выше прочность и твёрдость, но дороже и сложнее в сварке |
| 4130 (хромомолибденовая сталь) | Более высокое содержание углерода даёт 4140 большую достижимую твёрдость/прочность; 4130 лучше сваривается и легче, поэтому это обычный выбор там, где свариваемость или вес важнее предельной прочности |
| Нержавеющая сталь | Механически во многих случаях прочнее, но содержание хрома намного ниже уровней нержавеющих марок — 4140 не обладает коррозионной стойкостью нержавеющего уровня |
Замечание о свариваемости
Средне-высокое содержание углерода и легирующих элементов делает 4140 сложным для сварки — обычно нужны предварительный подогрев и термообработка после сварки, чтобы избежать трещин. Тот же механизм описан в статье Что такое углеродистая сталь?: чем выше углерод, тем хуже сталь переносит локальный нагрев и охлаждение, которые сварка создаёт в шве.
Читайте также: Что такое углеродистая сталь? · В чём разница между углеродистой и легированной сталью?
